(57)【要約】【課題】火力を小さくしても対流が発生し得る電磁誘導加熱装置を提供する。【解決手段】１つの制御部５６及び電源部１０と、１組のメインインバータ部２０及びメインワークコイル５０と、２組のサブインバータ部２０、３０及びサブワークコイル５１、５２とを有する電磁誘導加熱装置である。メインワークコイル５０及びサブワークコイル５１、５２は渦巻状に巻回されて同心円状に配置され、メインワークコイル５０の外周５０ａの外側にはサブワークコイル５１の内周５１ｂが配置され、サブワークコイル５１の外周５１ａの外側にはサブワークコイル５２の内周５２ｂが配置される。制御部５６がメインインバータ部２０のみを駆動し、又はメインインバータ部２０と１つ以上のサブインバータ部３０、４０とを同期して駆動する。【選択図】  図２
2010050068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力交流電力を直流電力に変換する電源部と、該直流電力をスイッチング素子によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ部と、該高周波電力により電磁誘導されるワークコイルと、前記インバータ部の制御を行う制御部と、を備える電磁誘導加熱装置において、
１つの前記制御部及び電源部と、１組のメインインバータ部及びメインワークコイルと、１組以上のサブインバータ部及びサブワークコイルとを有し、
前記メインワークコイル及び前記サブワークコイルは渦巻状に巻回されて同心円状に配置され、１つの前記ワークコイルの外周の外側には、他の前記サブワークコイルの内周が配置され、
前記制御部が前記メインインバータ部のみを駆動し、又は前記メインインバータ部と１つ以上のサブインバータ部とを同期して駆動することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
前記メインインバータ部の後にのみ出力電流を検出する電流検出器が配設されていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
前記メインワークコイルは、最も内側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力交流電力を直流電力に変換する電源部と、直流電力をスイッチング素子によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ部と、高周波電力により電磁誘導されるワークコイルと、インバータ部の制御を行う制御部とを備える電磁誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電磁誘導加熱装置は、図５に示すように、入力交流電力を直流電力に変換する電源部９０と、直流電力をスイッチング素子９４、９５によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ部９３と、高周波電力により電磁誘導されるワークコイル９８と、インバータ部９３の制御を行う制御部９９とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この電磁誘導加熱装置では、電源部９０により三相交流電力が直流電力に変換され、インバータ部９３のスイッチング素子９４、９５により直流電力がスイッチングされて高周波電力に変換される。この際、スイッチング素子９４、９５は制御部９９により駆動される。そして、ワークコイル９８に高周波電流が流れ、ワークコイル９８から発生する磁束により、図示しない鍋底に渦電流が流れて鍋内の被加熱物が加熱される。
【０００３】
ここで、図６に示すように、ワークコイル９８は通常、渦巻状に均一に巻かれており、加熱時には鍋底全体について、被加熱物がほぼ均一に加熱されるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−６６７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の電磁誘導加熱装置では、ガスコンロと比較した場合、昆布や鰹節等の出汁取りがうまくとれないという問題があった。
すなわち、ガスコンロを用いて出汁をとる場合には、火力を弱めて炎を小さくするが、そうした場合に炎が中央部分に集中して、周囲までは炎が広がらない状態となる。このため、鍋底の中央部で沸騰した湯が上昇し、鍋の胴体部に沿って下降させる対流を起こすこととなる。そして、こうした対流を起こすことにより、昆布や鰹節等が均一に撹拌され、よい出汁が取れることとなる。
これに対して、上記従来の電磁誘導加熱装置では、出汁をとるためにワークコイルに流す電流を小さくして発熱を弱めた場合、ワークコイルにおける発熱量が均等に小さくなるため、鍋底全体について均一に単位面積当たりの発熱量が小さくなる。このため、ガスコンロの場合のように、鍋底の中央部で沸騰した湯が上昇し、鍋の胴体部に沿って下降するといった鍋の中での大きな対流が起こり難い。このため昆布や鰹節等が均一に撹拌され難くなり、出汁取りがうまくいかないのである。
また、上記従来の電磁誘導加熱装置では、複数のインバータ部を複数の制御部で制御するため、製造コストが高騰化するとともに、装置が大型化するおそれもあった。
【０００５】
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、火力を小さくした場合に、大きな対流が起こり易く、製造コストが低廉で小型化が可能な電磁誘導加熱装置提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電磁誘導加熱装置は、入力交流電力を直流電力に変換する電源部と、該直流電力をスイッチング素子によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ部と、該高周波電力により電磁誘導されるワークコイルと、前記インバータ部の制御を行う制御部と、を備える電磁誘導加熱装置において、１つの前記制御部及び電源部と、１組のメインインバータ部及びメインワークコイルと、１組以上のサブインバータ部及びサブワークコイルとを有し、前記メインワークコイル及び前記サブワークコイルは渦巻状に巻回されて同心円状に配置され、１つの前記ワークコイルの外周の外側には、他の前記サブワークコイルの内周が配置され、前記制御部が前記メインインバータ部のみを駆動し、又は前記メインインバータ部と１つ以上のサブインバータ部とを同期して駆動することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電磁誘導加熱装置では、複数の渦巻状に巻回されたワークコイル（メインワークコイル及びサブワークコイル）が同心円状に配列され、１つのワークコイルの内側又は外側又は内側と外側に他のサブワークコイルが配置されている。この状態において、制御部がメインインバータ部のみを駆動し、又はメインインバータ部と１つ以上のサブインバータ部とを同期して駆動すれば、高周波電流が流れるワークコイル部分の鍋底に渦電流が流れる。この際、高周波電流が流れるワークコイル部分の鍋底における単位面積当たりの発熱量は、すべてのワークコイルに高周波電流が流れた場合と略等しくなる。したがって、例えば、制御部がメインインバータ部のみを駆動すれば、メインワークコイルにのみ高周波電流が流れ、メインワークコイル部分の鍋底に渦電流が流れ、その部分で沸騰が生じ、沸騰水が上昇した後、他の部分に下降して対流が発生する。したがって、本発明の電磁誘導加熱装置によれば、火力を小さくした場合に、大きな対流が起こり易い電磁誘導加熱装置を提供するものである。また、この電磁誘導加熱装置では、複数のインバータ部を１つの制御部が同期して制御するため、製造コストの削減を図ることができるとともに、小型化が可能である。
【０００８】
また、この電磁誘導加熱装置では、メインインバータ部の後にのみ出力電流を検出する電流検出器が配設されているとすることができる。こうであれば、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。複数のインバータ部に対する負荷はほとんど等しく、１つの制御部が複数のインバータ部を同期して駆動するのであれば、複数の負荷電流同士はほとんど等しくなるため、メインインバータ部の後にのみ電流検出器を配設すれば足りるからである。
【０００９】
さらに、この電磁誘導加熱装置においては、メインワークコイルが最も内側に配置されているとすることにより、制御部がメインインバータ部のみを駆動し、鍋底の中央部で沸騰させ、その沸騰水を湯面まで上昇させた後、鍋の胴体部に沿って下降させる大きな対流を起こすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る電磁誘導加熱装置を電磁誘導加熱コンロに具体化した実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１に示すように、この電磁誘導加熱コンロは、本体１上にトッププレート台座２が固定され、トッププレート台座２にはトッププレート３が組み込まれて天板が構成されている。トッププレート３は高強度かつ耐熱性を有するロスナボードで製造され、トッププレート３上には寸胴鍋８が載置される。寸胴鍋８は、胴体部８ａ及び鍋底８ｂを有している。また、本体１の前面パネル４には、操作用押しボタンスイッチやＬＥＤ等が配置された操作表示パネル５及びファン６が設けられている。さらに、本体１の下面には、電磁誘導加熱コンロを支える４本の脚７が固着されている。
【００１１】
図２は、電磁誘導加熱コンロの回路図である。この回路は、本体１内に収納されており、電源部１０、インバータ部２０、３０、４０、ワークコイル５０、５１、５２及び制御部５６を備えている。電源として３相２００Ｖ交流電源が用いられ、入力端子（Ｒ、Ｓ、Ｔ）からヒューズ１５、ノイズフィルタ１６を介して電源部１０に接続されている。ヒューズ１５は過電流から回路を守るものであり、ノイズフィルタ１６は電源ノイズを抑制するものである。ここで、インバータ部２０が「メインインバータ部」であり、インバータ部３０、４０が「サブインバータ部」である。また、ワークコイル５０が「メインワークコイル」であり、ワークコイル５１、５２が「サブワークコイル」である。
【００１２】
電源部１０は、整流スタック１１と平滑コンデンサ１２とを有し、三相交流電力を直流電力に変換するものである。電源部１０の入力側には電流センサ１７が設けられ、電流センサ１７の出力が制御部５６に入力されるようになっている。また、電源部１０の出力側の電圧が制御部５６に入力されるようになっている。さらに、電源部１０の直流出力がＤＣ電源５５に入力されている。電源部１０の直流出力はインバータ部２０、３０、４０の入力側に接続されている。
【００１３】
インバータ部２０、３０、４０は、直流電力をスイッチングして高周波電力に変換するものであり、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１、２２、３１、３２、４１、４２、フライホイールダイオード２３、２４、３３、３４、４３、４４、スナバコンデンサ２５、２６、３５、３６、４５、４６、共振コンデンサ２７、２８、３７、３８、４７、４８及びＩＧＢＴ２１、２２、３１、３２、４１、４２を駆動するゲートドライブ２９、３９、４９を有している。ゲートドライブ２９、３９、４９には、ＩＧＢＴ２１、２２、３１、３２、４１、４２を駆動するためのゲートドライブ信号Ｓ１が制御部５６から出力されるとともに、ゲートドライブ３９、４９には、ゲートドライブ信号Ｓ１を遮断するゲートドライブ遮断信号Ｓ２が制御部５６から出力されるようになっている。ここで、ＩＧＢＴ２１、２２、３１、３２、４１、４２が「スイッチング素子」である。
【００１４】
インバータ部２０、３０、４０の出力は、ワークコイル５０、５１、５２に接続されている。ワークコイル５０、５１、５２は、トッププレート３の下にトッププレート３と平行に配置され、高周波電力により電磁誘導される。これにより、制御部５６によりゲートドライブ２９、３９、４９にゲートドライブ信号Ｓ１が出力され、ＩＧＢＴ２１、３１、４１とＩＧＢＴ２２、３２、４２とが交互に駆動されると、ワークコイル５０、５１、５２に高周波電流が流れる。そして、ワークコイル５０、５１、５２が電磁誘導されると寸胴鍋８に渦電流が流れ、寸胴鍋８内の被加熱物が加熱される。
【００１５】
また、制御部５６からゲートドライブ３９、４９にゲートドライブ遮断信号Ｓ２が出力されていると、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力されても、ＩＧＢＴ３１、３２、４１、４２が駆動されることはない。このゲートドライブ遮断信号Ｓ２はゲートドライブ３９、４９のいずれか一方、又は両方に出力される。これにより、メインワークコイル５０のみに電流を流したり、メインワークコイル５０とサブワークコイル５１、５２との組合せで電流を流したりできる。具体的には、操作表示パネル５上の火力スイッチを「強」にすると、ゲートドライブ遮断信号Ｓ２は出力されず、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力される。これにより、ＩＧＢＴ２１、２２、３１、３２、４１、４２が駆動され、ワークコイル５０、５１、５２に高周波電流が流れる。また、操作表示パネル５上の火力スイッチを「中」にすると、ゲートドライブ遮断信号Ｓ２がゲートドライブ４９に出力され、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力される。これにより、ＩＧＢＴ２１、２２、３１、３２が駆動され、ワークコイル５０、５１に高周波電流が流れる。さらに、操作表示パネル５上の火力スイッチを「弱」にすると、ゲートドライブ遮断信号Ｓ２がゲートドライブ３９、４９に出力され、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力される。これにより、ＩＧＢＴ２１、２２が駆動され、ワークコイル５０に高周波電流が流れる。メインインバータ部２０の出力側には電流センサ１９が設けられ、電流センサ１９の出力が制御部５６に入力されるようになっている。ここで、ワークコイル５０、５１、５２の電気的特性値がほぼ等しくなっており、前述のように、制御部５６からゲートドライブ２９、３９、４９に同じゲートドライブ信号Ｓ１が出力されるシンクロドライブ方式を採用している。また、ワークコイル５０、５１、５２には略等しい電流が流れるため、メインインバータ部２０の出力側にのみ電流センサ１９を配設し、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化を可能にしている。電流センサ１９が「電流検出器」である。
【００１６】
ＤＣ電源５５は、直流電圧を降圧して（例えば、ＤＣ５Ｖ）安定化するものであり、制御部５６及び操作表示部５７の電源として使用される。操作表示部５７は、操作表示パネル５上に配置された操作用スイッチやＬＥＤ等を有しており、制御部５６との間で入出力を行う。作業者は、操作表示パネル５上の操作用スイッチを操作することにより、電磁誘導加熱コンロの制御を制御部５６に要求することができる。また、作業者は、操作表示パネル５上のＬＥＤ等の表示により、電磁誘導加熱コンロの状態を知ることができる。制御部５６は、電流センサ１７、１９により検出される電流及び電源部１０の出力側の電圧に基づいてインバータ部２０、３０、４０の制御を行っている。
【００１７】
図３は、ワークコイル５０、５１、５２の正面図である。ワークコイル５０、５１、５２は渦巻状に巻回され、同一平面上に、かつ同心円状に配置される。メインワークコイル５０の外周５０ａの外側にはサブワークコイル５１の内周５１ｂが配置され、サブワークコイル５１の外周５１ａの外側にはサブワークコイル５２の内周５２ｂが配置されている。
【００１８】
次に、以上の構成をした電磁誘導加熱コンロの作用について説明する。まず、水の入った寸胴鍋８をトッププレート３上に載置し、操作表示パネル５上の火力スイッチを「強」にして、加熱スイッチを押す。三相交流電力は、電源部１０の整流スタック１１により直流電力に変換され、平滑コンデンサ１２を介してインバータ部２０、３０、４０に供給される。この際、制御部５６からゲートドライブ遮断信号Ｓ２が出力されることはなく、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力される。これにより、ＩＧＢＴ２１、３１、４１、ワークコイル５０、５１、５２共振コンデンサ２８、３８、４８の順に電流が流れる状態と、共振コンデンサ２７、３７、４７、ワークコイル５０、５１、５２、ＩＧＢＴ２２、３２、４２の順に電流が流れる状態とが交互に繰り返される。その結果、ワークコイル５０、５１、５２に高周波電流が流れる。この際、ワークコイル５０、５１、５２には、略等しい電流が流れる。そして、ワークコイル５０、５１、５２から発生する磁束により寸胴鍋８の鍋底８ｂ全体に渦電流が流れ、寸胴鍋８内の水が加熱される。
【００１９】
寸胴鍋８内の水が十分に加熱された後、操作表示パネル５上の火力スイッチを「弱」にする。制御部５６からゲートドライブ遮断信号Ｓ２がゲートドライブ３９、４９に出力され、ゲートドライブ信号Ｓ１が出力される。これにより、ＩＧＢＴ２１、ワークコイル５０、共振コンデンサ２８の順に電流が流れる状態と、共振コンデンサ２７、ワークコイル５０、ＩＧＢＴ２２の順に電流が流れる状態とが交互に繰り返される。その結果、ワークコイル５０にのみ高周波電流が流れる。この際、ワークコイル５０には、前述の火力スイッチを「強」にした場合と略等しい電流が流れる。そのため、加熱範囲は鍋底８ｂの中央部のみであるが、単位面積当たりの発熱量は略等しくなる。こうして、ワークコイル５０から発生する磁束により鍋底８ｂの中央部にのみ渦電流が流れ、鍋底８ｂの中央部の湯のみが加熱される。図４に示すように、鍋底８ｂの中央部で加熱された湯は上昇した後、胴体部８ａに沿って下降する大きな対流が起きる。ここで、鰹節を投入すると、対流により鰹節が均一に撹拌され、よい出汁が取れる。したがって、ワークコイル５０にのみ高周波電流を流す場合（火力スイッチ「弱」）は、昆布や鰹節等の出汁取りに適している。また、すべてのワークコイル５０、５１、５２に高周波電流を流す場合（火力スイッチ「強」）は、寸胴鍋８内の被加熱物を一気に加熱するのに適している。さらに、ワークコイル５０、５１に高周波電流を流す（火力スイッチ「中」）ことにより、適度な沸騰を行なう等、適宜火力をコントロールすることができる。
【００２０】
実施形態の電磁誘導加熱コンロでは、複数の渦巻状に巻回されたワークコイル５０、５１、５２が同心円状に配列され、メインワークコイル５０の外周５０ａの外側にはサブワークコイル５１の内周５１ｂが配置され、サブワークコイル５１の外周５１ａの外側にはサブワークコイル５２の内周５２ｂが配置される。この状態において、制御部５６がメインインバータ部２０のみを駆動し、又はメインインバータ部２０と１つ以上のサブインバータ部３０、４０とを同期して駆動すれば、高周波電流が流れるワークコイル５０、５１、５２の部分の鍋底８ｂに渦電流が流れる。この際、高周波電流が流れるワークコイル５０、５１、５２の部分の鍋底８ｂにおける単位面積当たりの発熱量は、すべてのワークコイル５０、５１、５２に高周波電流が流れた場合と略等しくなる。したがって、例えば、制御部５６がメインインバータ部２０のみを駆動すれば、メインワークコイル５０にのみ高周波電流が流れ、メインワークコイル部分５０の鍋底８ｂに渦電流が流れ、その部分で沸騰が生じ、沸騰水が上昇した後、他の部分に下降して大きな対流が発生する。したがって、実施形態の電磁誘導加熱コンロによれば、火力を小さくした場合に、大きな対流が起こり易い。また、この電磁誘導加熱コンロでは、ワークコイル５０、５１、５２の電気的特性値がほぼ等しくなっているため、１つの制御部５６が複数のインバータ部２０、３０、４０を同期して制御することができ、製造コストの削減を図ることができるとともに、小型化可能である。
【００２１】
なお、本実施形態の電磁誘導加熱コンロでは、サブインバータ部及びサブワークコイルは２組であるが、１組であっても、又は３組以上であってもよい。
【００２２】
以上、本発明の電磁誘導加熱装置を実施形態に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の電磁誘導加熱装置は、加熱のみならず出汁取りも可能な業務用厨房機器として利用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の電磁誘導加熱コンロの斜視図である。
【図２】実施形態の電磁誘導加熱コンロの回路図である。
【図３】実施形態の電磁誘導加熱コンロに係り、ワークコイルの正面図である。
【図４】実施形態の電磁誘導加熱コンロに係り、寸胴鍋の中の対流の状態を示す図である。
【図５】従来の電磁誘導加熱コンロの回路図である。
【図６】従来の電磁誘導加熱コンロに係り、ワークコイルの正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…電源部
２０、３０、４０…インバータ部（２０…メインインバータ部、３０、４０…サブインバータ部）
２１、２２、３１、３２、４１、４２…スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
５０、５１、５２…ワークコイル（５０…メインワークコイル、５１、５２…サブワークコイル）
１９…電流検出器（電流センサ）
５６…制御部
【図１】
2010050068.tif 000003
【図２】
2010050068.tif 000004
【図３】
2010050068.tif 000005
【図４】
2010050068.tif 000006
【図５】
2010050068.tif 000007
【図６】
2010050068.tif 000008